Perencanaan Eksplorasi Geokimia

Karena eksplorasi mineral makin lama makin sulit, mahal, dan kompetitif, maka eksplorasi perlu dilakukan seefisien mungkin, dengan biaya yang betul-betul efektif. Tiap eksplorasi geokimia terdiri dari tiga komponen, yaitu sampling (pengambilan conto), analisis, dan interpretasi. Ketiganya merupakan fungsi bebas yang saling terkait. Kegagalan pada tahap yang satu akan mempengaruhi tahap berikutnya. 

Pemilihan Metode

Pemilihan teknik tergantung pada mineralogi dan geokimia daerah target. Komposisi badan bijih akan menentukan unsur yang dapat digunakan. Contohnya Cu sangat ideal untuk endapan tembaga, tapi As sangat berguna dalam pencarian mineralisasi emas, dll. Lebih jauh lagi mineralogi daerah target dikombinasikan dengan lingkungan sekunder (pola dispersinya). Contohnya dispersi Cu bisa hidromorfik dan mekanis, sedangkan timah putih sangat khas, hampir selalu mekanis sebagai butiran kasiterit, atau terdapat dalam biotit atau mineral asesori lainnya.

Hal kedua yang perlu dipertimbangkan adalah relatif dari target (badan bijih) yang dapat dijumpai sebagai : (1) bijih yang tersingkap, (2) tersingkap sebagian, (3) tertimbun batuan penutup yang lebih muda, atau (4) tertutup dalam batuan induknya (blind ore)

Penyontoan di permukaan akan efektif untuk tipe 1) dan 2), tapi perlu antisipasi untuk respon geokimia yang berbeda. Kasus 3) dan 4) perlu teknik yang optimum yang dapat mendeteksi melalui penutup, bawah penutup, gas bocor dari mineralisasi, atau mendeteksi halo (lingkaran) sekitar batuan.

Survey geokimia diterapkan pada berbagai tahapan eksplorasi mineral, yaitu:

• Survey regional dengan tujuan mencari jalur mineralisasi
• Survey lokal dengan tujuan mengidentifikasi daerah target untuk keperluan evaluasi
• Survey kekayaan dengan tujuan menentukan batas daerah termineralisasi
• Survey deposit dengan tujuan menentukan lokasi dari badan bijih individual

Perlu adanya integrasi antara survey geokimia dengan strategi eksplorasi keseluruhan. 

Optimasi Teknik Survey

Untuk optimasi survey geokimia perlu dilakukan identifikasi target yang maksimum. Suatu target perlu jelas terlihat dalam data geokimia, mungkin dicirikan oleh adanya penambahan atau pengurangan kelimpahan unsur tertentu atau asosiasinya. Target harus mudah dibedakan dari data survey lainnya. Dengan kata lain perlu adanya kontras geokimia yang maksimum (anomali). Pengambilan conto, penyiapan conto, dan pemilihan metode analitis dapat mempengaruhi kontras.

Pengamatan kontras anomali yang optimum dimulai di lapangan melalui pengenalan sekitar lingkungan lokal yang akan mempengaruhi proses dispersi, tempat-tempat yang mungkin mengalami pelindian atau peningkatan akibat perembesan, kehadiran pengendapan sekunder, perkembangan tanah yang tidak normal, dan distribusi tanah penutup yang tertranspor. Catatan lapangan merupakan bagian survey yang penting yang dapat digunakan bersama-sama dengan analisis data untuk interpretasi.

Pengambilan conto merupakan hal paling penting dalam eksplorasi geokimia. Preparasi conto yang baik dapat juga menunjang kontras yang baik. Thomson (1978) mendemonstrasikan bahwa analisis Zn pada fraksi -0+35 mesh dari material tanah yang diambil pada kedalaman 20 cm dari tanah semi residu di gurun Saudi Arabia menghasilkan kontras maksimum di atas badan mineralisasi Zn. Sebaliknya pada fraksi -150 mesh tanah yang sama mengalami dilusi oleh material barren aeolian sehingga kontras dan dispersinya jauh berkurang.

Pengkayaan sekunder dari logam yang terdispersi hidromorfik cenderung terjadi pada fraksi halus dari tanah (lempung dan silt) atau tanah los yang myelimuti partikel kasar. Pemisahan fraksi halus dan kasar dapat meningkatkan anomali.

Jarak pengangkutan logam oleh airtanah dari pelapukan sulfida sangat bervariasi dan dapat menghasilkan pola geokimia yang sulit untuk diinterpretasikan. Konsentrasi logam yang tinggi karena pengendapan sekunder mengikuti pola hidromorfik, scavenging dll. Sering dicirikan oleh bentuk mineral yang lemah dan tidak stabil yang unsur-unsurnya dapat direcovery dengan teknik analisis yang lemah. 

Parameter Survey

Tantangan dalam survey geokimia adalah mendesign program yang efektif, pada prakteknya adalah membuat keputusan tentang pemilihan point-point berikut ini,

• Material Sample
• Pola penyontoan
• Preparasi conto
• Prosedur Analitis
• Kriteria interpretasi hasil

Untuk membuat keputusan diperlukan pengetahuan atau asumsi tentang keadaan daerah survey. Artinya diperlukan rujukan infomasi yang relevan tentang:

• Dispersi dan karakter mobilitas dari unsur dalam mineral dan batuan induk
• Pengaruh lingkungan lokal pada proses dispersi
• Ukuran target, baik ukuran mineralisasi maupun ukuran yang diharapkan dari lingkaran dispersi sekelilingnya
• Ketersediaan material conto
• Kemampuan analitis
• Kondisi logistik

Lingkungan lokal dapat mempengaruhi proses dispersi. Faktor yang paling penting yang berhubungan dengan iklim dan topografi adalah material/tanah di daerah survey, apakah tertranspor atau residu. Jika tertranspor, asalnya dari apa, kolovium, aluvium? Material eksotis seperti sedimen berlapis, aluvial, pasir fluvial, abu vulkanik, menutupi batuan dasar, tetapi tidak mengekspresikan geokimia dari batuan yang berada di bawahnya.

Ukuran target akan mempengaruhi pemilihan interval pengambilan conto. Arah orientasi tertentu dari target juga harus dipertimbangkan dalam lintasan dan grid pengambilan conto. Idealnya, grid pengambilan conto dibuat dengan garis dasar sejajar terhadap sumbu panjang target. Garis lintangnya tegaklurus terhadap garis dasar tadi untuk mendapatkan kemungkinan irisan maksimum.

Survey geokimia yang ideal didasarkan pada penyontoan yang sistematis dan beraturan untuk memperoleh database yang homogen, agar dapat dilakukan evaluasi komparatif dari gejala geokimia. Oleh karena itu penting sekali untuk memilih medium penyontoan yang seragam di seluruh daerah survey. Teknik preparasi dan teknik analitis harus dipilih yang dapat menghasilkan data yang dapat dipercaya dan menunjang kontras yang optimum.

Terakhir, perlu dilakukan evaluasi terhadap hambatan-hambatan logisistik. Akses, kondisi medan, keterdapatan tenaga, budget dan waktu perlu dipertimbangkan dengan hati-hati. 

Studi Orientasi

Studi orientasi digambarkan sebagai suatu seri percobaan pendahuluan untuk menentukan karakter dispersi geokimi yang berhubungan dengan mineralisasi pada daerah tertentu. Informasi tadi digunakan untuk:

• Mendefinisikan bakcground dan respon geokimia yang abnormal
• Mendefinisikan prosedur survey yang optimum
• Mengidentifikasi faktor-faktor yang mempengaruhi dispersi dan kriteria interpretasi hasil survey
• Mengenali gejala-gejala yang harus dicatat dan dilaporkan oleh pengambil conto

Survey orientasi klasik terdiri dari penyontoan dan analisis di lapangan sekitar badan yang representatif tetapi mineralisasinya tidak dikenal. Idealnya, pekerjaan ini dimulai dari mineralisasi yang telah dikenal yang secara geologi dan geomorfologi representatif untuk lokasi penelitian. Kemudian dilanjutkan menjauhi mineralisasi untuk mendapatkan harga background yang sesuai.

Orientasi sample tanah harus diambil minimal dari dua lintasan melalui mineralisasi dan dilanjutkan ke dalam background. Spasi pengambilan conto tergantung pada luas mineralisasi. Minimal empat atau lima contoh di atas mineralisasi dan juga dari background. Penting agar karakter tanah yang berbeda dievaluasi. Hasilnya, lintasan ini harus mencakup kondisi fisiografi normal dan tipe major tanah, seperti daerah yang penirisan baik lereng curam, daerah rembesan, dan rawa.

Bradshaw (1975) juga menyarankan preparasi fraksi mineral berat jika diduga ada dispersi fragmen yang resisten, apalagi kalau terdapat emas, timah putih dan tungsten.

Semua contoh harus dianalisis dengan teknik ekstraksi total. Sebagai tambahan disarankan conto tanah dianalisis dengan teknik hot acisd extractable dan cold acid extractable dan dengan teknik khusus yang mungkin diinginkan (misalnya khusus sulfida, khusus timah putih, khusus material organik). 

Studi Literatur

Tidak praktis untuk mengunjungi lapangan dan melakukan survey orientasi sebelum program eksplorasi dibuat. Informsi yang berguna dapat diperoleh dari penyelidikan terdahulu yang telah dilakukan orang. Bisa berupa paper atau dokumen intern perusahaan. Seringkali dapat dilakukan orientasi terbalik dengan mengevaluasi survey terdahulu secara kristis. Survey literatur sebaiknya disertakan dalam diskusi dengan orang yang mengetahui kondisi daerah survey dan ahli geokimia yang profesional. 

Orientasi Teoritis

Pendekatan yang sangat spekulatif ini berdasarkan pada aplikasi model teoritis, prinsip-prinsip dasar geokimia, asumsi-asumsi geologi, geomorfologi dan iklim dari daerah yang diselidiki. 

Organisasi Survey dan Operasi

Checklist dari hal-hal yang perlu dipertimbangkan khususnya dalam survey tanah dapat dilihat pada Tabel 2. Jika telah dilakukan orientasi praktis untuk mendefinisikan parameter survey, maka ahli geokimia harus ada disana untuk:

• Memperlihatkan kepada pengambil conto apa yang ingin diambil untuk melatih mereka tentang prosedur survey
• Menguji dan menkonfirmasikan karakter dan distribusi dari penutup (overburden) yang tertranspor.
• Verifikasi kondisi tanah pada lokasi kunci
• Kenalilah fisiografi daerah survey untuk keperluan interpretasi

Tabel 2. Checklist untuk organisasi geokimia tanah

HAL	CEK
Team lapangan	jumlah, komposisi, pengalaman, pemimpin
Training	kapan, dimanan, oleh siapa
Peta dasar	skala yang sesuai, tpografi
Skema penomoran	sederhana, tidak meragukan, hindari alfanumerik
Catatan lapangan	isi dengan benar
Kontrol kualitas	ambil conto duplikat, dengan standar, masukan ke laboratorium
Komunikasi dengan lab	sederhana dan langsung
Daftar pengiriman	perlu disertakan tiap pengiriman conto ke lab
Instruksi	berikan instruksi sederhana dan tidak meragukan
Pengembalian data	cek duplikat, standar dll. Jika meragukan lakukan analisis ulang
Pengolahan data	manual atau komputer, ambil prosedur paling sesuai
Interpretasi peta	disiapkan untuk merangkum gejala geokimia
Integrasi buku lapangan	untuk membantu interpretasi
Penyimpanan data	diperlukan untuk perbaikan dan interpretasi ulang
Arsip conto	di lab, kantor
Integrasi dengan eksplo-rasi lain	lakukan komunikasi yang baik dengan manajemen atau orang dari proyek lain
Prosedur pembuatan la-poran	orang yang membuat laporan harus mengetahui program lapangan

Definisi dan Konsep Dasar Eksplorasi Geokimia

Ada banyak definisi tentang geokimia, tetapi definisi yang dilakukan oleh Goldschmidt menekankan pada dua aspek yaitu:

• Distribusi unsur dalam bumi (deskripsi)
• Prinsip-prinsip yang mengatur distribusi tersebut di atas (interpretasi)

Pada dasarnya definisi ini menyatakan bahwa geokimia mempelajari jumlah dan distribusi unsur kimia dalam mineral, bijih, batuan tanah, air, dan atmosfer. Tidak terbatas pada penyelidikan unsur kimia sebagai unit terkecil dari material, juga kelimpahan dan distribusi isotop-isotop dan kelimpahan serta distribusi inti atom.

Eksplorasi geokimia khusus mengkonsentrasikan pada pengukuran kelimpahan, distribusi, dan migrasi unsur-unsur bijih atau unsur-unsur yang berhubungan erat dengan bijih, dengan tujuan mendeteksi endapan bijih. Dalam pengertian yang lebih sempit eksplorasi geokimia adalah pengukuran secara sistematis satu atau lebih unsur jejak dalam batuan, tanah, sedimen sungai aktif, vegetasi, air, atau gas, untuk mendapatkan anomali geokimia, yaitu konsentrasi abnormal dari unsur tertentu yang kontras terhadap lingkungannya (background geokimia).

Urutan eksplorasi geokimia secara umum (Peters, 1978)

1.      Seleksi metode, elemen-elemen yang dicari, sensitivitas dan ketelitian yang dinginkan, serta pola sampling

2.      Kegiatan pendahuluan atau program sampling lapangan dgn mengecek contoh-contoh secara umum dan  kedalaman contoh untuk mnentukan level yg dapat diyakini & mengevaluasi faktor bising (noise)

3.      Analisis contoh, dilapangan dan laboratorium dengan analisis cek yang dibuat pada beberapa metode

4.      Melakukan statistik dan evaluasi geologi dari data (geologi & geofisika)

5.      Konfirmasi anomali semu, sampling lanjutan, serta analisis & evaluasi pada area yang lebih kecil, menggunakan interval sampling yg lebih rapat & penambahan metode geokimia

6.      Penyelidikan target dengan suatu ketentuan untuk sampling ulang & penambahan analisis dari contoh2 yang telah ada.

Air Tanah

1. Distribusi Vertical Air Tanah

Air tanah secara verikal berdasarkan kedalaman yang dimilikinya dibagi kedalam beberapa zona, yang masing masing zona memiliki karakteristik tertentu.

         1.1 Zona Aerasi ( Unstaturated Zone )

Zona aerasi merupakan zona yang tidak jenuah air, dimana pada zona ini tanah tidak sepenuhnya berisi air, melainkan pada pori-pori tanah masih terdapat rongga-rongga yang diisi oleh udara. Zona ini juga dapat dikatakan sebagai zona tak jenuh air.

         1.2 Zona Staturasi (Zone of staturation )

Zona staturasi adalah zona dimana air mengisi seluruh rongga yang ada di dalam batuan. Pada zona ini air telah jenuh, dan tidak lagi mengalami proses penyerapan air.

Masing-masing zona pada distribusi vertikal air tanah ini dibatasi oleh lapisan yang kita kenal dengan lapisan muka air tanah.

2 Pergerakan Air Tanah

`    Air tanah mengalir dari daerah yang lebih tinggi (daerah tangkapan) ke daerah yang lebih rendah (daerah buangan) menuju laut. Daerah tangkapan didefinisikan sebagai bagian dari suatu daerah aliran (catchment area) dimana aliran air tanah jenuh menjauhi permukaan tanah, sedangkan daerah buangan didefinisikan sebagai bagian dari catchment area dimana aliran air tanah menuju permukaan tanah (Kodoatie, 1996).

Pengukuran kedudukan air tanah dapat dilakukan pada sumur gali penduduk atau pada sumur bor dalam waktu yang relatif sama dan dibedakan antara muka air tanah bebas dengan muka air tanah tertekan, sehingga hasil pengukuran hanya menggambarkan kondisi air tanah pada suatu waktu tertentu. Hasil pengukuran ini dituangkan menjadi suatu peta yang menggambarkan bentuk morfologi permukaan air tanah beserta arah alirannya (termasuk di dalamnya aliran permukaan), berdasarkan peta tersebut dapat dihitung gradien hidrolika (kemiringan muka air tanah) daerah bersangkutan.

Peta ini, apabila digabungkan dengan peta topografi permukaan dan peta geologi, berguna untuk membuat perencanaan kawasan pertambangan yang aman dan tidak merusak lingkungan disekitarnya. Namun demikian, kadang-kadang arah aliran air tanah pada daerah pertambangan agak sulit untuk ditentukan, seperti misalnya daerah satuan batu gamping yang memiliki sistem rekahan yang cukup kompleks. Adapun pergerakan air tanah dibagi menjadi 2 antara lain sebagai berikut:

2.1. Pergerakan Air Tanah Secara Lateral

Pada dasarnya gerakan air secara lateral adalah mengikuti prinsip hidrolik, dimana gerakan air yang terjadi disebabkan perbedaan tekanan antara dua tempat yang pori-porinya berhubungan. Menurut hukum Darcy, pergerakan atau rembesan air tanah berlangsung secara linier.

Berdasarkan uraian di atas terlihat bahwa gerakan dan kecepatan aliran air tanah dipengaruhi oleh luas penampang, gradien hidrolik, porositas, permeabilitas (daya rembesan tanah), dan lain-lain.

Dari pergerakan air tanah ini dapat diketahui besarnya permeabilitas tanah yang juga tergantung pada macam atau jenis tanah  serta suhu atau viskositas fluida. Berikut ini dapat dilihat harga koefisien permeabilitas macam tanah pada suhu tetap.

TABEL I

HARGA k  DARI BEBERAPA MACAM TANAH

No.	Macam Tanah	Harga k
1 2 3 4	Lempung Lanau Pasir halus Pasir berlempung	10-9      –      10-6 10-5      – 5 . 10-4 10-3      – 5 . 10-2 5 . 10-3 –      10-2

k = koefisien permeabilitas

2.2. Pergerakan air tanah secara vertikal

Pergerakan air tanah secara vertikal ini dimulai dari “zone of aeration” yang terbagi atas “soil water zone”, “intermediete zone/ intermediete belt”, dan “capilary zone”. Di bawah capilary zone terdapat “water table”, dimana zona ini termasuk dalam “zone of saturation”.

Apabila air tanah yang telah mencapai zone of aeration tadi terus bergerak, maka suatu saat gerakan air tanah tersebut akan terhenti pada batas lapisan bed rock. Sedangkan kecepatan gerak dari air tersebut adalah berbeda-beda, tergantung dari ukuran butir tanahnya. Berikut ini dapat dilihat beberapa harga dari kecepatan air tanah.

TABEL II

KECEPATAN AIR TANAH

No.	Karakteristik tanah dalam Akuifer	Ukuran butir (mm)	Kecepatan rata-rata (m/ hr)
1 2 3 4	Silt, Pasir halus Pasir sedang Pasir kasar, kerikil halus Kerikil	0,005 –    0,25       0,25   –    0,5       0,5     –    2,0       2,0     –  10,0	2,0   35,0 192,0 109,0

Catatan : harga kecepatan rata-rata diambil pada harga gradien hidrolik 100 %.

3 Kondisi Air Tanah

Air tanah yang berhubungan dengan zona-zona geologi dapat diklasifikasikan dalam 5 (lima) jenis, yaitu :

3.1 Air tanah alluvial

Volume air tanah dalam dataran alluvial ditentukan oleh tebal, penyebaran dan permeabilitas dari Akuifer yang terbentuk dalam allvium dan dilluvium yang mengendap dalam dataran. Jenis-jenis air tanah dataran alluvial, yaitu :

1.  Air susupan (influent water)

2.  Air tanah di lapisan yang dalam

3.  Air tanah sepanjang pantai

3.2.   Air Tanah di dalam Kipas Detrital

Endapan kipas detrital terdiri dari endapan kipas di atas kipas dan endapan bagian ujung bawah kipas. Endapan di atas kipas terdiri dari lapisan pasir dan kerikil yang tidak terpilih, sedangkan pada bagian tengah terdiri atas lapisan pasir. Selanjutnya pada ujung bawah kipas endapannya berupa endapan loam, dimana Akuifer yang terdapat di bawah endapan ini adalah air tanah terkekang.

3.3 Air Tanah di dalam Terra Dilluvial

Air tanah di dalam terras dilluvial yang tertutup dengan endapan terras yang agak tebal, ditentukan oleh keadaan bahan dasar serta daerah pengaliran dari terras. Pada bagian lembah dari daerah batuan dasar terdapat Akuifer yang tebal dan mata air keluar pada daerah batun dasar yang rendah.

3.4  Air Tanah di Kaki Gunung Api

Beberapa karakteristik air tanah pada tofografi ini yaitu :

1.  Pada bagian kaki gunung api dengan latar belakang yang lebih tinggi dan mempunyai curah hujan yang lebih besar dari daerah sekelilingnya, sehingga pengisian air tanah pun menjadi lebih banyak.

2.  Disebabkan pada pragmen-pragmen gunung api terdapat ruang-ruang yang relatif  banyak, maka dengan sendirinya mudah untuk menyalurkan air. Pada bagian bagian ujung terras terdapat Akuifer yang besar.

3.5 Air Tanah di Zona Retakan

Air tanah pada daerah ini terjadi akibat terdapatnya zona retakan yang memotong lapisan-lapisan sebagai akibat proses geologi pada zaman tersier. Pada zona ini tidak terbentuk Akuifer, sedang air tanahnya adalah berupa air celah.